高嶺土自組裝復(fù)合物

時(shí)間：2014-05-12 09:52:13

作者：世邦機(jī)器

水溶液中的層層自組裝（layerstrongylayerself-as-semstrongly，LBL)是在固體底物上構(gòu)建組合結(jié)構(gòu)的一種常用的、比較直接的方法。劉哲等（2008)借鑒此技術(shù)，將其應(yīng)用于造紙中高嶺土涂布中，用LBL技術(shù)在紙頁上構(gòu)建多層聚合物/高嶺土復(fù)合物，其步驟如下：把測試紙頁浸入PAH溶液（0.50%)5min；經(jīng)純水沖洗后，在105℃烘箱中干燥10min;浸入現(xiàn)配并經(jīng)分散處理的高嶺土分散液（液中高嶺土顆粒的平均粒徑為235.7nm，ζ電位為-47.8mV,pH值為7.0)10min；再次純水沖洗，然后在105℃烘箱中干燥10min。

重復(fù)以上步驟若干次，可以制備n層PAH和n層高嶺土納米片晶交替的超薄薄膜。結(jié)果顯示，當(dāng)測試紙頁涂布上聚烯丙胺氫氯化物（PAH)/高嶺土復(fù)合物后，其表面特性發(fā)生顯著變化，在LBL自組裝過程中，經(jīng)過超聲波處理的高嶺土片晶組裝在紙頁表面時(shí)，其疏水表面大都暴露于外表面。

這樣的排列將會增加紙頁表面的疏水性，而且其要求高嶺土片晶均勻地覆蓋在底物上，使得邊緣不會暴露于外表面；而在隨機(jī)涂布高嶺土的表面，薄層片晶疏水面（氧原子面）和親水面（羥基面）以及一些親水的邊緣隨意地暴露在外表面，以至于產(chǎn)生一個(gè)相對親水的表面。這是因?yàn)楦邘X土晶體理想結(jié)構(gòu)式為[Al4Si4O10](OH)8。高嶺土晶體由兩種類型的薄片構(gòu)成：四面體類型（命名為T)和八面體類型（命名為O)，它們相互堆積著。四面體薄片是由[SiO4]四面體不斷連接形成的平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，鄰近的四面體共同擁有3個(gè)氧原子。

八面體薄片是由Al(OH)八面體聚合形成。高嶺土由1個(gè)四面體薄層和1個(gè)八面體薄層形成1個(gè)單元層，命名為TO。高嶺土片晶由許多TO層構(gòu)成。高嶺土片晶的外表面一面是羥基面，另一面是氧原子面。除了頂面和底面外，高嶺土晶體的外表面還包括各層的邊和“斷鍵面”。高嶺土加工設(shè)備加工的高嶺土的邊緣占其總面積的20%，而2個(gè)面各占外表面的40%。眾所周知，邊緣面和斷鍵面暴露了很多官能團(tuán)，它們非常活潑，可能作為電子對的供體和受體參與反應(yīng)。有關(guān)研究者使用分子動力學(xué)分析了高嶺土表面，指出高嶺土各層的八面體面（羥基面）和四面體面（氧原子面）的化學(xué)性質(zhì)不同，并且分別呈現(xiàn)親水性和疏水性。

總之，高嶺土的用途在LBL技術(shù)在紙頁上構(gòu)建的多層聚合物/高嶺土復(fù)合物能顯著改善測試紙頁的表面特性，改善了紙的疏水性，提高了測試紙頁的濕強(qiáng)度。在紙頁涂布材料精確控制上，LBL技術(shù)有著很明顯的優(yōu)點(diǎn)，通過LBL技術(shù)獲得的緊密的納米顆粒層有一個(gè)疏水的表面，而通過高嶺土片晶簡單涂布卻不能獲得這樣的表面。